Mark5 穿越机模拟图传深度解析:发射 / 接收电路设计与软件实现(下)

​​3.2.2 SKY67000 电路连接与调试表

引脚号​

引脚名称​

功能描述​

电路连接​

调试要点​

1​

VDD​

电源输入(3.3V±5%)​

连接 3.3V 电源,串联 100Ω 磁珠 + 10nF 电容到地​

测电压(3​3.2-3.4V),若低于 3.0V 检查供电模块;磁珠需紧贴引脚,避免射频噪声串入

2

GND 接地(信号地,低阻抗) 连接 PCB 信号地平面,与功率地单点连接(避免地环路) 敷铜面积≥8mm²,接地电阻≤0.1Ω;用万用表测对地电阻(应接近 0Ω)

3

RF_IN  射频输入(5.8GHz,-90dBm,50Ω) 通过输入匹配网络连接接收天线,串联 1nF 耦合电容 耦合电容需 NP0 材质(高频特性稳定);用频谱仪测输入信号(需能识别 5.8GHz 信号)

4

RF_OUT

射频输出(放大后 - 68dBm,50Ω) 通过输出匹配网络连接混频模块 RF_IN 引脚 用频谱仪测输出功率(应≥-70dBm),增益偏差≤2dB(标准 22dB)

5​

ENABLE  使能引脚(高电平使能,低电平关断) 连接 STM32F030 GPIO(PB0),默认高电平 低电平时电流≤5μA(省电模式);使能后需等待 100μs 再测输出(芯片启动时间)
6-8

NC 

空引脚,不连接 ​

悬空,禁止接地或接电源 若误接可能导致 LNA 噪声系数增大(>2dB)

3.2.3 LNA 模块调试步骤与标准值​​

调试步骤​

工具​

操作细节​

标准值范围​

异常处理方案​

1. 供电测试​

万用表​

测 VDD 引脚电压(3.3V 供电),测 ENABLE 引脚电平(高电平 3.3V)​

VDD=3.2-3.4V;ENABLE=3.2-3.4V​

1. VDD 低:检查供电模块输出;2. ENABLE 低:检查 MCU GPIO 配置​

2. 噪声系数(NF)测试​

噪声系数分析仪(如 Agilent N8975A)​

1. 输入端接噪声源(5.8GHz,-100dBm/Hz);2. 输出端接分析仪;3. 计算 NF 值​

NF≤1.5dB(5.7-5.9GHz 频段)​

1. NF>2dB:检查匹配网络(可能虚焊);2. 更换 SKY67000 芯片​

3. 增益测试​

频谱仪 + 信号发生器​

1. 信号发生器输出 5.8GHz,-110dBm 信号;2. LNA 输出端接频谱仪;3. 计算增益 = 输出功率 - 输入功率​

增益 = 20-24dB​

1. 增益<18dB:检查 RF_IN/RF_OUT 连接(是否虚焊);2. 匹配网络损耗大(重新设计)​

4. 输出功率测试​

频谱仪​

输入 - 90dBm 信号,测 LNA 输出功率​

输出功率 =-68~-66dBm​

功率不足:增大输入信号幅度(确认信号发生器输出正常)​

​3.3 混频模块设计(5.8GHz→450MHz 中频)​

混频模块将 LNA 放大后的 5.8GHz 射频信号,与本地振荡器(LO)产生的 5.35GHz 信号混频,输出 450MHz 中频信号(中频 = 射频 - 本振),便于后续滤波与解调(中频信号滤波难度低于射频)。​

3.3.1 混频模块核心参数与元件选型表​​

模块功能​

设计要求​

元件选型​

元件参数​

作用说明​

混频器主芯片​

1. 工作频率:5.0-6.0GHz(RF);2. 中频:300-500MHz;3. 转换增益:≥-5dB;4. 输入 IP3:≥-10dBm​

双平衡混频器:ADL5801​

RF 频率 500MHz-6GHz,LO 频率 500MHz-6GHz,中频 10MHz-2GHz,转换增益 - 3dB,输入 IP3=-8dBm,供电 5V,电流 30mA​

核心混频元件,实现 “RF-LO=IF” 频率转换​

本地振荡器(LO)​

1. 输出频率:5.35GHz(对应 5.8GHz RF→450MHz IF);2. 频率稳定度:±5ppm;3. 输出功率:≥0dBm​

锁相环(PLL):ADF4351​

输出频率 35MHz-4.4GHz(需外部倍频至 5.35GHz),频率稳定度 ±1ppm,输出功率 0-5dBm,供电 3.3V,SPI 控制​

提供稳定本振信号,决定混频精度​

倍频器​

1. 输入频率:2.675GHz;2. 输出频率:5.35GHz(2 倍频);3. 增益:≥5dB​

倍频器:HMC589A​

输入频率 1-3GHz,输出频率 2-6GHz(2 倍频),增益 6dB,输出功率≥-5dBm,供电 5V​

将 ADF4351 输出的 2.675GHz 倍频至 5.35GHz(LO 所需频率)​

LO 驱动放大​

1. 输入功率:-5dBm;2. 输出功率:≥0dBm;3. 带宽:5.0-5.5GHz​

放大器:SKY67100​

频率 4-7GHz,增益 12dB,输出功率 5dBm,NF=2.5dB,供电 3.3V​

放大倍频后的 LO 信号(-5dBm→5dBm),满足混频器 LO 输入要求(≥0dBm)​

混频器输入匹配​

1. RF 输入阻抗:50Ω;2. LO 输入阻抗:50Ω;3. 隔离度:≥30dB(RF-LO)​

匹配电感 + 电容:0402 NP0 材质​

电感:0.8nH/1nH;电容:1.8pF/2.2pF​

匹配 LNA 输出(50Ω)与混频器 RF 输入,LO 信号与 RF 信号隔离(避免串扰)​

中频输出滤波​

1. 中心频率:450MHz;2. 带宽:10MHz;3. 插入损耗:≤1dB​

LC 带通滤波器(BPF)​

电感:10nH;电容:12pF(计算得中心频率 450MHz)​

滤除混频产生的杂波(如 5.8GHz+5.35GHz=11.15GHz),仅保留 450MHz 中频​

​3.3.2 混频模块频率计算与电路连接​

核心频率关系:​

中频频率(IF)= 射频频率(

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